La région spectrale du moyen infrarouge revêt une importance croissante pour des applications telles que la détection de gaz et la spectroscopie, et des sources laser à impulsions ultracourtes compactes sont essentielles à leur mise en œuvre. Cependant, la dynamique de gain rapide des transitions inter-sous-bandes entrave la génération directe d'impulsions à partir de lasers à cascade quantique (QCL).
Dans ce travail, fruit d'une collaboration entre le C2N (CNRS/Université Paris-Saclay), l'ETH Zurich et le Politecnico di Milano, nous exploitons le chirp linéaire des QCL à modulation de fréquence (FM) dans le moyen infrarouge et la possibilité de moduler le délai de groupe dans des circuits photoniques passifs afin de convertir un signal quasi-continu en impulsions ultracourtes dans le moyen infrarouge, transformant ainsi la source en un peigne de fréquences à modulation d'amplitude (AM).
Notre approche repose sur des réseaux de Bragg chirpés réalisés dans des circuits photoniques à gradient d'indice en silicium-germanium pour un fonctionnement autour de 8 μm. Grâce à cette approche, des impulsions d'une durée de 1,39 ps ont été obtenues. Ceci établit une stratégie de conversion FM-AM basée sur un circuit photonique passif qui permet de nouvelles approches pour la génération intégrée d'impulsions ultrarapides dans l'infrarouge moyen.
Références :
On-chip pulse generation at 8 μm wavelength
[1] Annabelle Bricout,Mathieu Bertrand, Philipp Täschler, Barbara Schneider, Victor Turpaud, Stefano Calcaterra, Davide Impelluso, Afonso de Cerdeira Oliveira, David Bouville, Jean-René Coudevylle, Samson Edmond, Etienne Erth, Carlos Alonso-Ramos, Laurent Vivien, Jacopo Frigerio, Giovanni Isella, Jérôme Faist, and Delphine Marris-Morini,
Laser & Photonics Reviews, 2025; 0:e01485
https://doi.org/10.1002/lpor.202501485
Contact : Delphine Marris-Morini
Financement. Ce travail est partiellement supporté par le réeseau RENATECH. Ces travaux ont reçus des financements de l’Union Européenne, via le Horizon Europe research and innovation program (101128598 - UNISON) et de l’ European Research Council (101097569 - Electrophot).
Figure : (a) Circuit intégré photonique pour la génération d'impulsions : A l’entrée, le faisceau optique issu d'un laser QCL à peigne de fréquences est injecté dans un MMI 2×2 où il est divisée en deux faisceaux égaux. Chaque sortie contient un réseau de Bragg chirpé qui réfléchit et compense le chirp du faisceau incident. Après réinjection dans le MMI, toute la lumière est dirigée vers un bras de sortie, où l'impulsion générée est extraite. (b) Spectre d'amplitude après la génération de l'impulsion, avec une bande d'émission comprise entre 8 et 8,2 µm. (c) Profil temporel d'intensité extrait, présentant une impulsion d'une durée de 1,39 ps.
